MIT와 RISD 연구진은 소리에 따라 흔들리는 옷감에 특수 섬유를 짜 넣었다. 2022년 발표된 연구에서 천의 진동을 전기 신호로 읽는 방식을 살펴본다.
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셔츠가 소리를 받아들이는 마이크가 될 수 있을까. 옷깃에 작은 마이크를 다는 방식보다 옷감 자체가 소리를 읽는 연구가 있다. MIT와 로드아일랜드 디자인스쿨(RISD) 연구진이 2022년 발표한 ‘음향 직물’이다. 평범한 실 사이에 특수한 섬유를 함께 짜 넣고, 천에 전달된 진동을 전기 신호로 바꾸도록 만들었다.
소리는 공기 중의 압력 변화로 전달된다. 옷감도 소리가 닿으면 흔들리지만, 그 움직임은 보통 나노미터 수준이라 눈으로 확인하기 어렵다. 연구진은 이 작은 진동을 읽는 데 사람의 귀를 참고했다. 고막이 소리에 따라 진동하고 그 움직임이 전기 신호로 바뀌는 과정을 직물과 섬유로 구현하려 한 것이다. 천 전체가 소리를 받아들이고, 그 안에 짠 섬유가 진동을 신호로 전달하는 역할을 나눴다.
사용한 섬유에는 압전 재료가 들어간다. 휘거나 변형되면 전기 신호를 만드는 성질을 이용했다. 연구진은 압전층과 진동에 반응하는 재료를 겹쳐 굵은 덩어리를 만든 다음, 열을 가하고 길게 늘여 가느다란 섬유를 뽑았다. 이렇게 만든 섬유를 일반 실과 함께 직조했다. RISD의 직물 연구자가 통상적인 베틀로 만든 천은 유연하게 늘어뜨릴 수 있었고 세탁도 가능했다고 두 학교의 발표 자료는 설명한다.
직물의 구조도 중요했다. 소리에 잘 반응하는 천을 만들려면 단순히 부드럽기만 해서는 안 됐다. 연구진은 소리의 압력을 진동으로 전달할 수 있는 뻣뻣한 섬유와, 천을 따라 구부러지면서 전기 신호를 내는 섬유가 필요하다고 봤다. 입었을 때 자연스럽게 처지는 옷감과 작은 움직임을 읽는 재료를 함께 구성한 이유다. 겉으로는 한 장의 천이어도 그 안에서는 서로 다른 실이 다른 일을 한다.
실험에서는 조용한 도서관 수준부터 도로 교통 소음 수준까지 소리의 크기를 바꾸며 섬유의 반응을 측정했다. 소리가 커짐에 따라 섬유가 진동하고 전기 신호를 만드는지 확인한 것이다. 또 셔츠 등에 음향 직물 두 조각을 붙여 손뼉 소리가 어느 방향에서 나는지 구분하는 실험도 했다. 소리를 받는 천이 두 곳에 있으므로, 각 부분에 도달하는 신호를 비교할 수 있었다. 셔츠를 입은 사람이 소리가 나는 쪽을 향해 몸을 돌려야만 하는 구성은 아니었다.
연구진은 심장 박동의 미세한 특징을 읽거나 섬유에서 소리를 내는 실험도 소개했다. 다만 이 결과는 당시 연구에서 구현하고 측정한 기능이다. 건강 상태를 진단하는 옷이나 누구나 구입할 수 있는 의류 제품으로 발표된 것은 아니다. 공개된 실험 사진에는 베틀 위의 섬유, 직조한 천, 셔츠에 붙인 두 장의 패널이 차례로 나온다. 연구가 다루는 대상도 이처럼 실 한 가닥에서 직물 조각, 실제 옷에 부착한 형태까지 이어진다.
확인 자료
MIT News — A fabric that hears your heart’s sounds (2022-03-16)
https://news.mit.edu/2022/fabric-acoustic-microphone-0316
RISD — MIT and RISD Collaborate to Develop Fabric That Hears Your Heartbeat (2022-03-16)
https://www.risd.edu/news/for-press/press-releases/mit-and-risd-collaborate-develop-fabric-hears-your-heartbeat
사진 자료
Fink Lab / MIT News · 음향 섬유 직조 실험
https://news.mit.edu/2022/fabric-acoustic-microphone-0316
이미지 설명: 음향 섬유와 일반 실을 함께 짜고 있는 베틀 위의 천
이용 조건: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
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소리는 공기 중의 압력 변화로 전달된다. 옷감도 소리가 닿으면 흔들리지만, 그 움직임은 보통 나노미터 수준이라 눈으로 확인하기 어렵다. 연구진은 이 작은 진동을 읽는 데 사람의 귀를 참고했다. 고막이 소리에 따라 진동하고 그 움직임이 전기 신호로 바뀌는 과정을 직물과 섬유로 구현하려 한 것이다. 천 전체가 소리를 받아들이고, 그 안에 짠 섬유가 진동을 신호로 전달하는 역할을 나눴다.
사용한 섬유에는 압전 재료가 들어간다. 휘거나 변형되면 전기 신호를 만드는 성질을 이용했다. 연구진은 압전층과 진동에 반응하는 재료를 겹쳐 굵은 덩어리를 만든 다음, 열을 가하고 길게 늘여 가느다란 섬유를 뽑았다. 이렇게 만든 섬유를 일반 실과 함께 직조했다. RISD의 직물 연구자가 통상적인 베틀로 만든 천은 유연하게 늘어뜨릴 수 있었고 세탁도 가능했다고 두 학교의 발표 자료는 설명한다.
직물의 구조도 중요했다. 소리에 잘 반응하는 천을 만들려면 단순히 부드럽기만 해서는 안 됐다. 연구진은 소리의 압력을 진동으로 전달할 수 있는 뻣뻣한 섬유와, 천을 따라 구부러지면서 전기 신호를 내는 섬유가 필요하다고 봤다. 입었을 때 자연스럽게 처지는 옷감과 작은 움직임을 읽는 재료를 함께 구성한 이유다. 겉으로는 한 장의 천이어도 그 안에서는 서로 다른 실이 다른 일을 한다.
실험에서는 조용한 도서관 수준부터 도로 교통 소음 수준까지 소리의 크기를 바꾸며 섬유의 반응을 측정했다. 소리가 커짐에 따라 섬유가 진동하고 전기 신호를 만드는지 확인한 것이다. 또 셔츠 등에 음향 직물 두 조각을 붙여 손뼉 소리가 어느 방향에서 나는지 구분하는 실험도 했다. 소리를 받는 천이 두 곳에 있으므로, 각 부분에 도달하는 신호를 비교할 수 있었다. 셔츠를 입은 사람이 소리가 나는 쪽을 향해 몸을 돌려야만 하는 구성은 아니었다.
연구진은 심장 박동의 미세한 특징을 읽거나 섬유에서 소리를 내는 실험도 소개했다. 다만 이 결과는 당시 연구에서 구현하고 측정한 기능이다. 건강 상태를 진단하는 옷이나 누구나 구입할 수 있는 의류 제품으로 발표된 것은 아니다. 공개된 실험 사진에는 베틀 위의 섬유, 직조한 천, 셔츠에 붙인 두 장의 패널이 차례로 나온다. 연구가 다루는 대상도 이처럼 실 한 가닥에서 직물 조각, 실제 옷에 부착한 형태까지 이어진다.
확인 자료
MIT News — A fabric that hears your heart’s sounds (2022-03-16)
https://news.mit.edu/2022/fabric-acoustic-microphone-0316
RISD — MIT and RISD Collaborate to Develop Fabric That Hears Your Heartbeat (2022-03-16)
https://www.risd.edu/news/for-press/press-releases/mit-and-risd-collaborate-develop-fabric-hears-your-heartbeat
사진 자료
Fink Lab / MIT News · 음향 섬유 직조 실험
https://news.mit.edu/2022/fabric-acoustic-microphone-0316
이미지 설명: 음향 섬유와 일반 실을 함께 짜고 있는 베틀 위의 천
이용 조건: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
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